Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
La pré~ente invention concerne un perfectionnement
au~ circuits extracorporels de sang pour l'alimentation d'un
hemodialyseur à partir d'une aiguilie unique traversée alterna-
tivcment par ]c ~ang à épurer et le sang épuré.
Un tel circuit e~t décrit en détail dans l'article
"Single need]e dialysis" de K.F. Kopp, G.F. Gu-th et W.J. Koff
publié dans le volume XVIII de '~rans. Amer. Soc. Artif. Int.
Organs 1972. Il nécessite l'emploi de détecteur3 de pression
relié3 à un moniteur speclalem~nt conçu pour commander l'ocolusion
al-ternati~e dc~ oonduits d'amenée et d'évacuation du sang à
:l'hémodialyseur. Ces détecteurs de pression sont des organes
délicats entra~nant la mise en oeuvre d'un appareillage relati-
vement complexe et co~teux.
La présente invention propose un circuit extracorporel
de sang pour l'alimentation d'un hémodialyseur à partir d'une
aiguille unique, ~imple, s~r et économique et qui, plus spécia-
lement, ne nécessite pas l'emploi de détecteurs de pression.
Elle propo3e également de réduire 6ensiblement le débit de recir-
culation du sang à l'intérieur de llhémodialyseur.
Il a maintenant ét~é trouvé un circuit extraaorporel
de sang relié ~ un hémodialyseur, comprenant une aiguille creuse
susceptible d'être introduite à l'intérieur d'un vaisseau d'un
patient, un raccord en Y relié d'une part à ladite aiguille et
d'autre part à l'hémodialyseur, une première branche de l'Y reliée
à l'entrée de l'hémodialyseur par un conduit d'aspiration, une
pompe de type faiblement hémolysant et le premier tronçon d'un
conduit de refoulement, une seconde branche de llY reliée à la
sortie de l'hémodialyseur par un conduit d'évacuation et un piège
à bulles, constituant le second tronçon dudit conduit de refoule-
merlt e-t un dispositif qui obture de façon intermi-t-tente lesdit~
106~ZS~
conduits. Ce circuit est caractéri.sé en ce qu'au moins l'un des
éléments qui sont la pompe, le conduit d'aspiration du sang à
la pompe, l'hémodialyseur, le conduit de refoulement et les con-
duits de liaison offrent au sang un volume interne variable qui
est sensible aux variations de la pression différentielle existant
entre l'intérieur et l'atmosphère et, conjointement, ledit dispo-
sitif d'obturation intermittente des conduits est relié à des
moyens l'entrainant de maniere cyclique à une fréquence prédé-
termin~e.
La description de la présente invention sera mieux
comprise à l'aide des figures ci-jointes qui représentent sché-
matiquement, sans échelle déterminée et à titre d'exemples, di-
vers modes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est la vue en élévation de l'ensemble
du circuit.
La figure 2 est la vue en élévation d'un dispositif
d'obturation des conduits.
La figure 3 est la vue en élévation d'une variante
- de réalisation d'un tel dispositif,
En se référant à la figure 1, le circuit selon l'in-
` vention comprend une aiguille creuse (1) de type connu pour le
prélèvement de sang depuis un vaisseau d'un patient, par exem-
ple une veine de l'avant-bras. L'aiguille (1) est raccordée
par un tronçon de conduit (2) de faible longueur (quelques
centimètres) à un raccord en Y (3) de type connu. Les deux
branches de l'Y sont reliées chacune à un dispositif d'obturation
intermittent (4) de conduits semblables, disposés en parallèles
pour l'amenée et l'évacuation du sang dans l'hémodialyseur.
Le conduit d'amenée s'étend du raccord en Y à l'entrée
de l'hémodialyseur (5) de part et d'autre de la pompe (6)
d'un type faiblement hémolysant. Il se compose
~ .
-~`. iOf~l'd59
du conduit d'aspiration qui s'étend du raccord en Y à la pompe
(6) et d'un premier tronçon du conduit de refoulement qui ~'étend
de la pompe (6) à l'hémodialyseur (5). ~e ¢onduit d'évacuation
qui constitue aussi le second tronçon du conduit de refoulement,
s'étend de la sortie de l'hémodialyseur (5) au raccord en Y et
il comprend notamment un piège à bulles (7) de type connu. La
pompe (6) et le dispositif (4) d'obturation intermittent de~
conduits d'amenée et d'évacuation sont reliés par des moyens
connus (rédùcteurs ou varlateurs de vitesse3, manchons d'accou-
ple~ent...) ~ de.s organes moteurs de type~ connus en soi non re-
présentés et entraInés à des vitesses généralement constantes,
fixes ou réglables. ~e sens de circuiation du sang est indiqué
par des flèches.
~ e fonctionnement de ce circuit est le suivant. Du
sang est prélevé au patient par l'aiguille (1) et est envoyé par
la pompe (6) dans l'hémodialyseur (5) où il est épuré. Aprè~
avoir traversé le piège à bulles (7) où il s'est éventuellement
déga~é, il est réin~ecté au patient ~ travers l'aiguille qui a
servi ~ le prélever. Pour cela, le di~po~itif (4) obture sen8i-
blement alternativement le~ conduits ~lamenée et d'évacuation dusang à l'hémodialyseur.
Selon l'art antérieur, on cesse d'introduire du sang
dans l'hémodialyseur en obturant le conduit d'amenée dès que la
pression du sang atteint la valeur maximum admise au refoulement
de la pompe (6), ce qui nécessite un délai variable. Une partie
du sang épuré est alors évacué pendant un intervalle de temps
prédéterminé, puis le cycle recommence.
Selon l'invention, clest la fréquence du cycle tout
entier, comportant successivement l'amenée puis l'évacuation du
sang dans l'hémodialyseur, qui est prédéterminée et ceci, indé-
pendamment de la pression du sang à l'intérieur du ~ cuit. On a
en effet constaté que dans les conditions qui sont précisées ci-
lO~lZS~
après, les variations de pression du sang à l'intérieur de lapompe, de l'hémodialyseur, des conduits de liaison et éventuel-
lement de leurs accessoire~, engendrent dans ces organes des
variations du volume qu'il~ offrent au sang, ces variations de
volume limitant à leur tour l'élévation de pression du sang ~
un niveau tout à fait acceptable, c'est-à-dire qui élimine pra-
tiquement tout risque de rupture des parois, y compris des mem-
brane~, au contact du ~ang.
~ e~ conditions ~ re~pecter concernent l'aptitude d'au
moin3 llun des organes préoité~ ~ se deformer de manière ré~er-
stble et généralement (et de préférence) ~lastiquement, pour
offrir au ~ang un volume interne variable en fonction d'une va-
riation de pression du sang. Ce volume variable peut atteindre
une valeur maximum admissible au moin~ égale au volume de sang
déplacé à chaque cycle.
Ainsi la pompe (6) comporte de préférence un corps
constitué par un tube souple qui offre au sang un volume interne
(entre deux galets ou entre deux clapets) variable~ ~ensible aux
variations de la pre6~ion e~er¢ée ~ur ses paroi~. On con~tate
que, quelle ~ue soit la vitesse d'entrafnement d'une telle pompe,
~on débit peut diminuer jusqu'à devenir nul, soit lorsque la pres-
sion à la ~ortie de la pompe augmente, soit lorsque la pression à
llentrée de la pompe diminue.
~ es pompes utilisées en circulation extracorporelle de
sang ne po~sèdent pas nécessairement de telles propriétéæ. Pour
mettre en oeuvre la présente invention, on peut employer de pré-
férence comme pompe, soit des pompes péristaltiques décrites par
exemple dans le6 brevet~ français n 1 529 860 et 2 063 677, soit
des pompes à membrane tubulaire et clapet (dites aussi pompes
ventriculaires) comportant un clapet d'admission automatique ou
de préférence commandé et un clapet de refoulement commandé qui
peut 8tre du m~me type que le clapet d'admission, par exemple les
` ~O~Z59
pompe~ ~elon le brevet français n 72 07863. On sait qu'il
est aisé de régler la pression du fluide moteur de telles pompes
et par là leur pression de refoulement et leur dépression à
l'aspiration. Pour les pompes dites ventriculQires, le volume
interne offert au sang est sensible à la pression différentielle
qui s'exerce sur la paroi du tube; la pression différentiellé
est la résultante des pressions qui s'exercent à tout instant`à
l'intérieur et`à l'extérieur du tube.
~a pompe de type préférentiel permet au di~positif
selon l'in~ention de fonctionner avec une tr~s grande s~curité,
car elle évite automatiquement tout accident, par exemple dan~
les cas où l'aiguille (1) se boucherait ou bien le dispositif (4)
d'obturations intermittentes resterait bloqué, le conduit dléva-
cuation restant fermé.
On peut aussi utiliser une pompe faiblement hémolysante
de tout type connu, préférentiel ou non, par exemple une pompe
péristaltique associée ~ un conduit d'aspiration du sang et à un
conduit de refoulement du sang à travers l'hémodialyseur, qui
; offrent au sang de~ volumes internes variables de préférence ~las-
tiquement, sensibles aux variations de la pression différentielle
exercée sur leurs parois.
Ces conduits sont généralement constitués par aes tubes
souples qui peuvent avoir au repos une section droite circulaire,
- elliptique ou fusiforme. Lorsque au repos un tube souple offre
au sang une ~ection de pa~sage circulaire, il augmente de diamètre
sous l'action d'une augmentation de pre~ion interne par allonge-
ment élastique de la paroi, c'est-à-dire par dilatation du tube
et il revient à sa dimension initiale lorsque ce~se la pression
interne. ~orsque au repos la section droite du tube est non cir-
culaire, elle peut varier, aussi bien sous l'effet d'une dépres-
sion (~ l'amont de la pompe 6) que d'une surpression interne (à
l'aval de la pompe 6) par flexion de~ paroi~ du tube. On préfère
~061Z5~
utiliser des tubes qui changent de section par flexion de la
paroi, car il9 perme-ttent d'obtenir une variation de volume
importante pour une faible variation de pres~ion. Parmi ce3
derniers tubes on préfare céux qui changent de section par flexion
élastique de leur paroi. En pratique, les tubes souples habi-
tuellement utilisés en circulation extracorporelle, par exemple
en élastomares silicone~, conviennent bien, évidemment dans la
mesure où ils pré~entent l'aptitude requise ~ changer de volume
int~rne en fonction de la pres~ion.
On peut également utili~er, associé~ soit à une pompe
de type préférentiel, soit à un conduit d'a~piration dont le
volume interne est sensible aux variations de pression, des hé-
modialyseur~ qui offrent par eux-mêmes au sang un volume variable,
sensible aux ~ariations de pres~ion différentielle exercée~ sur
leurs parois. Pratiquement la plupart des hémodialyseurs connus
possèdent une telle pro~riété.
Naturellement on peut combiner entre eux le~ éléments
préférentiel~. Si désiré, on peut en outre raccorder sur le
conduit d'amenée des accessoires tels que de~ poche~ soupleg
paroi~ éla~tlques (non représentées) qui peuvent, d'une part
amortir de brusgues variations de pre~sion du sang et d'autre
part, accroftre la capacité de ce conduit sur le plan de la va-
riation des volumes offerts au sang.
~ a figure 2 représente un mode de réalisation d'un dis-
positi~ d'obturation intermittent des deux conduit~ reliant le
patient à l'hémodialyseur.
Ce dispositif comprend deux tubes souples (8) et (9)
sensiblement parallèles soutenus par une plaque support (10)
en deux zOne~ d'appui opposées ~11) et (12). Entre les deux tubes,
une came (13) entra~née à une vi-tesse predéterminée, fixe ou régla-
ble, par tous moyens connus non représentés, commande deux biellet-
tes symétriques (14) et (15). Ces biellettes peuvent pivoter
une extrémité autour d'axes (16) et - -
-- ~061Z~9
(17); elles portent des galets (]8) et (19) qui tournent au
contact de la came (13) et le3 maintiennent appuyées contre les
tubes (8) et (9). ~es biellettes présentent chacune ~ers leur
extrémité libre une forme proéminente et arrondie qui leur
permet de s~enfoncer dans les tubes souples (8) et (9), au
niveau des zônes d~appui opposées (11) et (12), jusqu~ les
obturer totalement, sans les détériorer, ni pratiquement hémoly~er
le sang. Avantageusement les blellettes sont élastique~ et cons-
tituées par exemple par de~ lames ressort, afin d~obtenir une
obturation sati3faisante des tubes (8) et (9), quelles que soient
leurs tolérances d~exécution.
La came (13) lmpose aux biellettes (14) et (15) dlob-
turer sen~iblement alternativement le~ tubes souples (8) et (9).
Il est bien évident que la durée pendant laquelle la pompe (6)
envoie du sang dans l~hémodiaiyseur (5), alors que le dispositif
(4) obture le conduit de ~ang épuré, est limitée. En effet le
volume de sang déplacé par la pompe pendant cette durée est in-
férieur ou au plu8 égal à la variation maximum admissible du vo-
lume interne des différents organes du circuit de refoulement de
la pompe dont les parois ~ont ~ensibles aux variation~ de pression.
De même la durée pendant laquelle s'écoule le sang épuré e~t éga-
lement limitée pour éviter de soumettre le sang à une aépression
trop import-ante dans le circuit d~aspiration de la ponpe. Aus~i
est-on conduit à ohoisir pour le dispositif d~obturation (4) un
fonctionnement cyclique dont la fréquence est généralement com-
prise entre 10 et 50 cycles par minute et de préférence comprise
entre 20 et 40 cycles par minute. La durée du cycle sera d~autant
plus longue que les compo~ants du circuit (pompe~ conduits, hé-
modialyseur, piège à bulles, etc...) sont plus ~ouples et accep-
teront une augmentation et/ou diminution de volume sou~ l~effet30
d~une variation de pression. Elle sera évidemment plu~ brève dans
le ca~ contraire. ~a durée pendant laquelle l'hémodialyseur est
--7--
iZ59
alimenté en sang à épurer est sensiblement égale à celle pendant
laquelle e~t évacué le ~ang épuré.
Avantageusement, le profil de la came (13) e~t déter-
miné, comme représenté figure 2, pour permettre d'obturer si-
multanément les deux tubes pendant un oourt in~tant. Grâce à
cette di~position particulière, on réduit considérablement la
recirculation dans l'hémodialyseur du sang déj~ épuré, puisque
seul le ~ang contenu dans le t~onçon de conduit commun (2) de
~rè~ faible volume peut ~tre recyolé.
En effet, selon l'art antérieur, les deux conduita ne
~ont pa3 fermés totalement simultanément, aussi à chaque cycle,
pendant la durée de fermeture ou d'ouverture de~ conduit&, une
fraction du sang épuré est aspiré par la pompe (6) et retourne
directement a l'hémodialyseur. Il en résulte une bai~e d'ef-
ficacité de celui-ci qui n'est compensée que par un allongement
de la durée du traitement. Celui-ci peut atteindre 20 ~ 30 ~ ou
m~me davan~age de la durée du traitement effectu~ a~ec deux ai-
guilles distinctes~ toutes autre~ condition3 égales par ailleurs.
~ U9~i la présente invention pe~met-elle ~ la technique
de l'hémodialy9e aveo une seule ai~uille de faire valoir tou~
se~ avantages en faiaant pratiquement dispara$tre ae~ principau~
inconvénients.
~ 'exemple suivant fera ressortir les caractéristiques
et le.q avantages du circuit selon l'invention.
EXEMPIE:
- on utilise un circuit extracorporel comprenant lea élé-
ments suivants:
- Une aiguille de diamètre intérieur 2 mm et de lon-
gueur 30 mm.
- Un raccord en Y dont les branches ont un diamètre
intérieur de 4 mm et une longueur de 10 mm.
- Une pompe péristaltique rotative à 3 galet~ pres3ant
-8-
~ G~Z59
un tube en éla~tomare silicone ~ 10-14 mm selon un
cercle flctif de diamatre 114 mm. Cette pompe est
du type décrit dan3 le brevet françai~ publié 80U~
le n 2 06~ 677.
- Un hémodialy~eur commercialisé par le Département
Génie Médical de RHONE-PO~IENC, du type RP n 5.
Il comporte 30 membrane~ de surface unitaire uti-
le 370 cm2.
- Un piège ~ bulles con~titué par un tube en élastomère
silicone de rolume 20 cm3.
- Un dispositif ~ came tel que repr~enté figure 2.
- Des conduits de liaison eh élastomère silioone
de ~ 5-8 mm.
On procède avec cet appare~llage à un traitement d'hé-
modialyse avec une seule aiguille. Pour cela, après avoir relié
le patient au circuit ainsi constitué, on entraine la pompe à
une vitesse constante de 20 tr/mn et la ca~e à une vitesse de
30 tr/mn. ~e débit de sang traversant l'hémodialyseur est de
200 ml/mn et le débit de sang recyclé est de 10 ml/mn seulement.
20- Naturellement la présente invention n'est pa~ limitée
aux seuls modes de réalisation décrits, elle comprend toutes les
variantes de réalisation ~ la portée du teohnicien. Par e~emple
le dispositif d'obturation intermittent (4) peut comprendre un
excentrique au lieu d'une came, ou bien toute combinaison de
moyens équivalents, par exemple un système de bielle et manivelle
entra~nant l'ensemble des deux conduits soupleæ; comme représenté
figure 3.
. ~
